JP2018194173A - 特に風力発電機用の伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特に風力発電機用の新型の伝動装置を提供すること。【解決手段】遊星歯車（４）が太陽歯車歯および内歯車歯と噛合状態にある遊星歯車歯（４ａ）を有する、エピサイクリック遊星歯車装置と、各遊星歯車（４）が、いずれの場合においても遊星キャリア（５）に対して回転不能に連結された遊星ピン（６）上に１つのラジアル滑り軸受（７）を介して回転可能に取り付けられ、各ラジアル滑り軸受（７）が各遊星ピン（６）と各遊星歯車（４）との間に位置決めされた軸受ハブ（９）を備え、軸受ハブ（９）が遊星ピン（６）に対して回転不能に連結される、ラジアル滑り軸受（７）とを備え、環状支持部（１４）が、各軸受ハブ（９）と各遊星ピン（６）との間に形成され、環状支持部（１４）は、軸方向に見た場合に各軸受ハブ（９）よりも小さな寸法および／または各遊星歯車（４）の遊星歯車歯（４ａ）よりも小さな寸法を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、特に風力発電機用の伝動装置に関する。

特許文献１および特許文献２のいずれからも、遊星歯車装置を有する風力発電機用の伝動装置が知られている。この先行技術から知られている伝動装置はそれぞれ、太陽歯車、内歯車、および複数の遊星歯車を有する多段遊星歯車装置として設計された遊星歯車装置を備える。第１の遊星歯車が、内歯車と噛合状態にあり、第２の遊星歯車は太陽歯車と噛合状態にある。

独国特許発明第１００４３５９３号明細書 独国特許発明第１９９１７６０５号明細書

これを出発点として、本発明は、特に風力発電機用の新型の伝動装置を創出する目的に基づく。この目的は、請求項１に記載の伝動装置により達成される。本発明による伝動装置は、太陽歯車、内歯車、複数の遊星歯車、および遊星キャリアからなるエピサイクリック遊星歯車伝動装置（epicyclic planetary gear transmission arrangement）を備え、遊星歯車は、太陽歯車歯および内歯車歯と噛合状態にある遊星歯車歯を有する。本発明による伝動装置は、ラジアル滑り軸受をさらに備え、各遊星歯車が、いずれの場合においてもラジアル滑り軸受を介して遊星キャリアに対して回転不能に連結された遊星ピン上に回転可能に取り付けられ、各ラジアル滑り軸受が、各遊星ピンと各遊星歯車との間に位置決めされた軸受ハブを備え、この軸受ハブは、遊星ピンに対して回転不能に連結される。環状支持部が、各軸受ハブと各遊星ピンとの間に形成され、環状支持部は、軸方向に見た場合に各軸受ハブよりも小さな寸法および／または各遊星歯車の遊星歯車歯よりも小さな寸法を有する。

本発明による伝動装置は、多段遊星歯車装置を使用せず、エピサイクリック遊星歯車装置を利用する。かかるエピサイクリック遊星歯車装置の場合には、各遊星歯車の遊星歯車歯は、一方では内歯車の内歯車歯と噛合状態にあり、他方では太陽歯車の太陽歯車歯と噛合状態にある。遊星歯車は、遊星キャリアに回転不能に連結された遊星ピン上にラジアル滑り軸受を介して取り付けられる。

ラジアル滑り軸受は、各遊星ピンと各遊星歯車との間に位置決めされた、および遊星キャリアに回転不能に連結された遊星ピンに回転不能に連結された、軸受ハブを備える。

本発明による伝動装置では、環状支持部は、各ラジアル滑り軸受の各軸受ハブと各摺動ピンとの間に形成される。軸方向に見た場合に、この環状支持部は、各滑り軸受の各軸受ハブよりも小さな寸法、および／または各遊星歯車の遊星歯車歯よりも小さな寸法を有する。

各軸受ハブは、環状支持部が形成されない領域において径方向に弾性的に変形され得る。これにより、荷重下において、相互噛合し合う歯が相互に最適に対接して位置し、したがって相互噛合し合う歯における荷重分布が最適化されることが確保され得る。各ラジアル滑り軸受において、いわゆる端部荷重が回避される。これにより、遊星歯車、太陽歯車、および／もしくは内歯車の歯の、または遊星歯車を取り付けるラジアル滑り軸受の微小形状の補正が、実質的に削減または回避され得る。

有利なさらなる展開例によれば、各軸受ハブの軸方向寸法および／または各遊星歯車の遊星歯車歯の軸方向寸法に基づく環状支持部が、偏心的に形成される。軸方向に見た場合に、環状支持部の芯ずれ構成は、相互噛合した歯およびラジアル滑り軸受における荷重分布の最適化にとって特に好ましい。

有利なさらなる展開例によれば、環状支持部が、各遊星ピンの上において自体を支える周方向に循環する各軸受ハブの突出部により、および／または各軸受ハブの上において自体を支える周方向に循環する各遊星ピンの突出部により形成される。環状支持部のこの設計は、単純であり、有利な組立てを可能にする。

有利なさらなる展開例によれば、浮動ブッシュが、各軸受ハブと各遊星歯車との間に位置決めされ、浮動ブッシュは、各軸受ハブおよび各遊星歯車に対して回転的に可動である。代替的にはまたは追加的には、滑り軸受ブッシュが、各軸受ハブと各遊星歯車との間に位置決めされ、滑り軸受ブッシュは、各軸受ハブまたは各遊星歯車のいずれかに回転不能に連結される。優先的には、滑り軸受ブッシュは、軸受ハブのコーティングを滑り軸受材料に置き換えることが可能である。

有利なさらなる展開例によれば、軸方向に延在する少なくとも１つの凹部が、各遊星ピン内に導入される。軸方向に延在する各遊星ピンの凹部により、遊星ピンは、より軽量にかつより弾性的に具現化され、一方で各ラジアル滑り軸受の給油が、この凹部を介して実施されることがさらに可能になる。

有利なさらなる展開例によれば、各軸受ハブの上に各遊星歯車を軸方向に取り付けるためのアキシャル軸受が存在する。このアキシャル軸受により、遊星歯車は、各遊星ピンの上に軸方向に案内され得る。

本発明のさらなる好ましい展開例が、従属請求項および以下の説明に教示される。本発明の例示の実施形態が、図面によりさらに詳細に説明されるが、それらの図面に限定されない。

本発明による第１の伝動装置の詳細図である。 本発明による第２の伝動装置の詳細図である。 本発明による第３の伝動装置の詳細図である。 本発明による第４の伝動装置の詳細図である。 本発明による第５の伝動装置の詳細図である。 本発明による第６の伝動装置の詳細図である。

本発明は、特に風力発電機用の伝動装置に関する。優先的には、本発明による伝動装置は、風力発電機伝動装置である。

本発明による伝動装置は、エピサイクリック遊星歯車装置１として設計される遊星歯車装置を備える。

エピサイクリック遊星歯車装置１（図７を参照）は、太陽歯車２、内歯車３、および複数の遊星歯車４を備え、遊星歯車４は、遊星ピン６を介して遊星キャリア５上に受けられる。

エピサイクリック遊星歯車装置１では、内歯車３は、優先的には定置であり、遊星キャリア５は、優先的にはハウジング１９に対して駆動され回転可能である。したがって、遊星キャリア５、遊星歯車４、および太陽歯車２は、優先的には定置の内歯車３および定置のハウジング１９に対して回転する。

遊星歯車４は、遊星キャリア５に固定的に連結された遊星ピン６上に取り付けられる。各遊星ピン６上への遊星歯車４の取付けは、ラジアル滑り軸受７およびアキシャル軸受８を介して実現される。

図１は、本発明による第１の伝動装置からの、すなわち伝動装置のエピサイクリック遊星歯車装置１の遊星歯車４の領域における抜粋を示す。遊星歯車４は、遊星キャリア５上に、すなわち遊星キャリア５に回転不能に固定された各遊星ピン６上に取り付けられ、遊星ピン６は、両側において遊星キャリア５の開口を貫通して延在する。既述のように、遊星キャリア５は、回転被動アセンブリであり、図１に示す遊星ピン６が、この遊星キャリア５に回転不能に連結され、したがって動作中には遊星キャリア５と共に回転する。図１に示す遊星歯車４は、遊星歯車歯４ａを備え、遊星歯車歯４ａは、エピサイクリック遊星歯車装置１の太陽歯車２の歯２ａおよび内歯車３の歯３ａと噛合状態にある。

図１に示す遊星歯車４は、ラジアル滑り軸受７を介して図１に示す遊星ピン６に回転可能に取り付けられ、ラジアル滑り軸受７は、遊星ピン６に回転不能に連結された軸受ハブ９を備える。図１に示す例示の実施形態では、凹部１０、１１が、遊星キャリア５内およびさらに遊星ピン６内の両方に導入され、軸受ハブ９と遊星歯車４との間の潤滑ギャップ１３へと軸受ハブ９の適切な凹部１２を介して供給され得る潤滑油用の導管としての役割を果たす。

遊星歯車４は、遊星ピン６に対して、および遊星ピン６に対して回転不能に連結された軸受ハブ９に対して回転することが可能である。遊星ピン６上への遊星歯車４の軸方向取付けは、各アキシャル軸受８により実現される。

ラジアル滑り軸受７の軸受ハブ９と遊星ピン６との間に、周方向に循環する環状支持部１４が形成される。軸方向において、この環状支持部１４は、軸受ハブ９よりも小さな寸法を、および／または遊星歯車歯４ａよりも小さな寸法を有する。図示される好ましい例示の実施形態では、周方向に循環する環状支持部１４の軸方向寸法は、軸受ハブ９の軸方向長さよりも小さく、遊星歯車４のおよびしたがって遊星歯車歯４ａの軸方向長さよりも小さい。

したがって、軸方向に見た場合に、ギャップ１５が、環状支持部１４の両側において遊星ピン６と軸受ハブ９との間に形成される。このギャップ１５を使用することにより、軸受ハブ９は、動作中に軸受ハブ９に対して作用する力およびモーメントによって弾性的に変形され得る。したがって、軸受ハブ９は、遊星ピン６上において径方向に可撓的におよび回転不能に配置される。

図１に示す例示の実施形態では、軸受ハブ９の軸方向寸法および遊星歯車歯４ａの軸方向寸法に基づく環状支持部１４が、偏心的に形成される。これは、相互噛合し合う歯およびラジアル滑り軸受における荷重分布を最適化するために特に好ましい。

図１に示す例示の実施形態では、環状支持部１４は、周方向に循環する軸受ハブ９の突出部９ａにより形成される。突出部９ａは、遊星歯車４から離れる方向を向いた軸受ハブ９の側に形成され、遊星ピン６の外方外形部上において自体を支える。

これとは対照的に、図２は、環状支持部１４が周方向に循環する遊星ピン６の突出部６ａにより形成される変形例を示す。この突出部６ａは、遊星ピン６の径方向外方周囲表面を土台として軸受ハブ９の方向へと外部に向かって径方向に延在し、軸受ハブ９の上において自体を支える。

図３の例示の実施形態では、軸受ハブ９が、内部へと径方向に延在する突出部９ａを備え、遊星ピン６が、外部へと径方向に延在する突出部６ａを備える。周方向に循環するこれらの２つの突出部９ａ、６ａは、相互に対して自体を支え、軸受ハブ９と遊星ピン６との間の環状支持部１４を共に形成する。

残りの全ての詳細に関して、図２および図３の例示の実施形態は、図１の例示の実施形態に対応しており、そのため不要な繰り返しを避けるために、同一の参照番号が同一のアセンブリに対して使用され、図１の例示の実施形態に関する説明を参照とする。

図１、図２、および図３の例示の実施形態では、軸受ハブ９は、優先的には遊星歯車４に対面する側に滑り軸受材料のコーティングを備える。代替的には、軸受ハブ９は、滑り軸受材料から全体が作製される。

図４は、本発明による伝動装置のさらなる変形例を示す。図４では、浮動ブッシュ１６が、軸受ハブ９と遊星歯車４との間に位置決めされ、軸受ハブ９およびさらに遊星歯車４の両方に対して回転的に可動である。優先的には、浮動ブッシュは、滑り軸受材料から具現化される。

この例では、滑り軸受材料での軸受ハブ９のコーティングまたは滑り軸受材料の軸受ハブ９の実施形態が、特定の条件下において省かれ得る。

図５は、本発明による伝動装置の設計を示す。滑り軸受ブッシュ１７が、遊星歯車４と軸受ハブ９との間に位置決めされ、図示される例示の実施形態では軸受ハブ９に回転不能に連結される。この場合に、この滑り軸受ブッシュ１７は、優先的には滑り軸受材料から作製され、または遊星歯車４に対面する側に滑り軸受材料のコーティングを備える。

図５に示す例示の実施形態とは対照的に、滑り軸受ブッシュが、遊星歯車４に回転不能に連結されることもまた可能である。

残りの全ての詳細に関して、図４および図５の例示の実施形態は、図１の例示の実施形態に対応しており、そのためここでも不要な繰り返しを避けるために、同一の参照番号が同一のアセンブリに対して使用される。

図６は、本発明による伝動装置の位置構成を、すなわち図１の例示の実施形態のさらなる展開例を示す。図６では、軸方向に延在する凹部１８が、遊星ピン６内に導入される。この凹部１８により、遊星ピン６は、特に軟質かつ軽量に具現化することが可能となる。

図６には示さないが、図６のラジアル滑り軸受７の給油は、凹部１８を介して実現され得る。

図６では、凹部１８は、遊星ピン６を完全に貫通して軸方向に延在する。また、一方の側または両方の側のそれぞれに、遊星ピン６内へと軸方向に部分的に延在する凹部を形成することが可能である。

したがって、全ての例示の実施形態は、軸受ハブ９が、環状支持部１４を介して遊星ピン６上に径方向に自体を柔軟に支え、遊星ピン６に回転不能に連結されるという点を共通的に有する。優先的には、支持部１４は、軸受ハブ９の実幅に基づきおよび遊星歯車４の軸方向幅に基づき、優先的には弾性変形可能軸受ハブ９の内部へと径方向に配向された突出部９ａ、および／または遊星ピン６の外部へと径方向に配向された突出部６ａを介して偏心的に形成される。荷重下において、各遊星歯車４の遊星歯車歯４ａは、太陽歯車歯２ａおよび内歯車歯３ａに最適に噛合し、これにより大幅に最適化された荷重分布が、種々の動作状態において相互噛合した歯およびラジアル滑り軸受で確保され得る。遊星ピン６および／または遊星歯車４および／または遊星キャリア５の荷重誘発される変形が相殺され得る。

１ エピサイクリック遊星歯車装置
２ 太陽歯車
２ａ 太陽歯車歯
３ 内歯車
３ａ 内歯車歯
４ 遊星歯車
４ａ 遊星歯車歯
５ 遊星キャリア
６ 遊星ピン
６ａ 突出部
７ ラジアル滑り軸受
８ アキシャル軸受
９ 軸受ハブ
９ａ 突出部
１０ 凹部
１１ 凹部
１２ 凹部
１３ 潤滑ギャップ
１４ 支持部
１５ ギャップ
１６ 浮動ブッシュ
１７ 滑り軸受ブッシュ
１８ 凹部
１９ ハウジング

本発明による第１の伝動装置の詳細図である。 本発明による第２の伝動装置の詳細図である。 本発明による第３の伝動装置の詳細図である。 本発明による第４の伝動装置の詳細図である。 本発明による第５の伝動装置の詳細図である。 本発明による第６の伝動装置の詳細図である。 エピサイクリック遊星歯車装置の詳細図である。

Claims (9)

1. 太陽歯車（２）、内歯車（３）、複数の遊星歯車（４）、および遊星キャリア（５）からなるエピサイクリック遊星歯車装置（１）であって、前記遊星歯車（４）は、太陽歯車歯（２ａ）および内歯車歯（３ａ）と噛合状態にある遊星歯車歯（４ａ）を有する、エピサイクリック遊星歯車装置（１）と、
   ラジアル滑り軸受（７）であって、各遊星歯車（４）が、いずれの場合においても前記遊星キャリア（５）に対して回転不能に連結された遊星ピン（６）上に１つのラジアル滑り軸受（７）を介して回転可能に取り付けられ、各ラジアル滑り軸受（７）が、前記各遊星ピン（６）と前記各遊星歯車（４）との間に位置決めされた軸受ハブ（９）を備え、前記軸受ハブ（９）は、前記遊星ピン（６）に対して回転不能に連結される、ラジアル滑り軸受（７）と
   を備え、
   環状支持部（１４）が、前記各軸受ハブ（９）と前記各遊星ピン（６）との間に形成され、前記環状支持部（１４）は、軸方向において前記各軸受ハブ（９）よりも小さな寸法および／または前記各遊星歯車（４）の前記遊星歯車歯（４ａ）よりも小さな寸法を有する、風力発電機用の伝動装置。
2. 前記各軸受ハブ（９）の軸方向寸法および／または前記各歯車（４）の前記遊星歯車歯（４ａ）の軸方向寸法に基づく前記環状支持部（１４）が、中心からずれて形成されることを特徴とする、請求項１に記載の伝動装置。
3. 前記環状支持部（１４）が、周方向に循環する前記各軸受ハブ（９）の突出部（９ａ）により形成され、前記突出部（９ａ）が、前記各遊星ピン（６）の上において前記突出部（９ａ）自体を支えることを特徴とする、請求項１または２に記載の伝動装置。
4. 前記環状支持部（１４）が、周方向に循環する前記各遊星ピン（６）の突出部（６ａ）により形成され、前記突出部（６ａ）が、前記各軸受ハブ（９）の上において前記突出部（６ａ）自体を支えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の伝動装置。
5. 浮動ブッシュ（１６）が、前記各軸受ハブ（９）と前記各遊星歯車（４）との間に位置決めされ、前記浮動ブッシュ（１６）が、前記各軸受ハブ（９）および前記各遊星歯車（４）に対して回転的に可動であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の伝動装置。
6. 滑り軸受ブッシュ（１７）が、前記各軸受ハブ（９）と前記各遊星歯車（４）との間に位置決めされ、前記滑り軸受ブッシュ（１７）が、前記各軸受ハブ（９）または前記各遊星歯車（４）のいずれかに回転不能に連結されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の伝動装置。
7. 軸方向に延在する少なくとも１つの凹部（１８）が、前記各遊星ピン（６）内に導入されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の伝動装置。
8. 前記各ラジアル滑り軸受（７）の給油が、前記各凹部（１８）を介して実現されることを特徴とする、請求項７に記載の伝動装置。
9. 前記各軸受ハブ（９）の上に前記各遊星歯車（４）を軸方向に取り付けるためのアキシャル軸受（８）を特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の伝動装置。

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